Toward comprehensive understanding of protein-lipid interactions underlying subcellular compartment-specific functions of ion channels

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H03401
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 48020:Physiology-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Okamura Yasushi 大阪大学, 大学院医学系研究科, 教授 (80201987)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 崎村 建司 新潟大学, 脳研究所, フェロー (40162325) ; 河合 喬文 大阪大学, 大学院医学系研究科, 助教 (70614915) ; 大河内 善史 大阪大学, 大学院医学系研究科, 准教授 (90435818)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: イオンチャネル / ホスファチジルイノシトールリン酸 / 膜コンパートメント / 膜オルガネラ

Outline of Final Research Achievements

PI(4,5)P2 sensitivity of Kv7.3 and GABA(A)R was studied. We found binding of PI(4,5)P2 to Kv7.3 plays important role in lateral diffusion as shown by the analysis by TIRF single molecule imaging of various mutants of Kv7.3 expressed in HEK293T cells. We also improved the coupling efficiency of VSP by introduction of single amino acid mutations either at the fourth transmembrane segment, S4, or in the active enzyme center. Now these mutants will serve as better molecular tools to study phosphoinositide-sensitivity of ion channels than previous versions of VSPs.(525 characters)

Free Research Field

生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来イオンチャネルのイノシトールリン脂質（PIPs）による制御は、ゲーティング調節のみが知られてきた。今回一分子計測実験から明らかになったPIPsによるKv7.3の側方拡散の調節は、チャネルゲーティング調節以外の役割を初めて示したものである。またイオンチャネルのイノシトールリン脂質調節研究のスタンダードツールであるVSPを改良し、さらに強力なツールへ発展できたことは、今後親和性が極めて高い分子への適用が可能になり、脂質による調節が異常になることで生じる、遺伝性てんかんや不整脈などの病態の本質的な解明につながると期待される。